DE4201943C2

DE4201943C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Prüfen einer Verbindung eines elektronischen Bauelements

Info

Publication number: DE4201943C2
Application number: DE4201943A
Authority: DE
Inventors: Shuji Nakata; Minoru Nakamura; Takeo Sakai; Yoshimasa Shimuzu; Yoshihiro Kondo
Original assignee: Denyo Co Ltd
Current assignee: Denyo Co Ltd
Priority date: 1992-01-24
Filing date: 1992-01-24
Publication date: 1998-03-12
Anticipated expiration: 2012-01-25
Also published as: US5250809A; DE4201943A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Prüfen einer Verbindung, die in einem elektronischen Bau element gebildet ist, insbesondere zum Prüfen der Verbindung eines elektronischen Bauelements auf der Grundlage eines Vergleichs von Informationen wie einer Form und einer Tem peraturverteilung einer Lötstelle, die als eine Ebene auf einer elektronischen Schaltungsplatte betrachtet wird.

Die Wahrscheinlichkeit ist groß, daß die Verbindungen eines elektronischen Bauelements, insbesondere die Lötstellen auf einer elektronischen Schaltungsplatte, häufig fehlerhaft sind. Um das Auftreten dieser fehlerhaften Lötstellen aus zu schließen, wurden bereits verschiedene Vorschläge zum Prüfen der Verbindung gemacht.

Beispielsweise ist in der JP 60-73347 A1 eine als "Verfahren und Vorrichtung zum Prüfen einer Verbindung" angegebene Technik gezeigt. Dabei sind folgende Schritte vorgesehen: Erwärmen eines Gegenstands, der eine zu prüfende Verbindung enthält, Messen einer Strahlungstemperatur des erwärmten Teils aus der abgestrahlten IR-Strahlung und Bestimmen der Fehlerhaftigkeit der Verbindung auf der Basis des Meßergeb nisses der Temperaturen.

Konkret wird gemessen, wie sich eine Temperatur des erwärmten Teils innerhalb einer kurzen Zeit ändert. Der Atmosphären zustand (der Oberflächenzustand eines Prüfobjekts usw.) des Prüfobjekts wird auf der Basis der Temperaturänderung während eines kurzen Zeitraums gemessen, auf den der fehlerhafte Teil keinen Einfluß hat. Zu einem anderen Zeitpunkt wird gemessen, wie sich eine Temperatur des erwärmten Teils über einen rela tiv langen Zeitraum ändert. Die Langzeitänderung ist durch die fehlerhafte Verbindung beeinflußt. Somit wird auf der Grundlage der Langzeit-Temperaturänderung unter Berücksich tigung des atmosphärischen Zustands bestimmt, ob die Ver bindung fehlerhaft ist.

Das heißt also, daß dieses Prüfverfahren die Erscheinung nützt, daß eine normale Lötstelle einen so geringen Wärme widerstand aufweist, daß sie keinen großen Temperaturanstieg bewirkt, während eine unvollständige Lötstelle einen so hohen Wärmewiderstand hat, daß bei der Prüfung der Lötverbindung ein starker Temperaturanstieg bewirkt wird. Der oben genannte Stand der Technik ist insofern verbessert, als der Einfluß des Zustand des Lötoberfläche für die Messung der Langzeit-Temperaturänderung in Betracht gezogen wird.

Als weiterer Stand der Technik kann die JP 62-237 346 A1 ("Vorrichtung zum Prüfen einer Lötstelle eines auf einer Oberfläche befestigten Bauelements") genannt werden.

Bei dieser Vorrichtung wird die Oberfläche erwärmt, die der mit einem Bauelement bestückten Oberfläche einer elektroni schen Schaltungsplatte entgegengesetzt ist, die Oberflächen temperatur eines gelöteten Anschlußelements auf der tatsäch lich mit dem Bauelement bestückten Oberfläche wird gemessen, eine Temperaturänderung des gelöteten Bauelements nach Erwär mung über einen konstanten Zeitraum mittels eines Heizele ments wird gemessen, und es wird bestimmt, ob die Lötstelle fehlerhaft ist.

Fig. 19 zeigt das Konzept dieser Vorrichtung. Wenn ein Heiz element 104 eine Schaltungsplatte 101 an der Rückseite auf heizt, wird Lot 103 durch eine Kupferfolienstruktur 101a der Schaltungsplatte hindurch erwärmt. Eine Temperaturmeßeinheit 105 mißt den Wärmeleitungszustand des Lots während eines konstanten Zeitraums seit Beginn der Aufheizung. Auf der Basis dieses Ausgangswerts bestimmt die Bestimmungseinheit 106, ob das Lot fehlerhaft ist.

Der erstgenannte Stand der Technik mißt die zeitliche Ände rung einer Temperatur einer Stelle einer Verbindung und be stimmt auf der Basis der Temperaturänderung, ob die Verbin dung fehlerhaft ist. Der letztgenannte Stand der Technik mißt das Temperaturverteilungsmuster auf einer Linie der erwärmten Verbindung und bestimmt auf der Basis des Temperaturvertei lungsmusters, ob die Verbindung fehlerhaft ist.

Eine Lötverbindung der elektronischen Schaltungsplatte kann viele Fehler aufweisen, beispielsweise Brücken, Lotpillen, Hohlräume, schlechte Verbindungen, Gaseinschlüsse, ungenügend Lotmaterial, unzureichende Benetzung und Verlagerung von Zuleitungspositionen. Die zeitliche Änderung der Temperatur an einer Stelle sowie das Temperaturverteilungsmuster einer Linie einer Verbindung, die über einen konstanten Zeitraum aufgeheizt wird, wie das beim Stand der Technik vorgeschlagen wird, ermöglichen zwar die Feststellung einiger Arten von Fehlern, aber es ist damit nicht möglich, sämtliche Fehler arten zu bestimmen und ganz allgemein die Verbindung zu prüfen. Daher kann die mit diesen Methoden geprüfte elektro nische Schaltungsplatte häufig fehlerhaft werden, nachdem sie in ein Produkt eingebaut ist.

Aufgabe der Erfindung ist daher die Bereitstellung eines Verfahrens und einer Vorrichtung zum Prüfen einer Verbindung eines elektronischen Bauelements, wobei es möglich sein soll, jede Art von Information wie Form- oder Temperaturdaten einer Verbindung oder eines Fehlers als Flächenform zu betrachten und die Informationen auf der Basis der Flächenform ganz all gemein zu vergleichen und zu untersuchen, um zu bestimmen, ob die Lötstelle einer Verbindung fehlerhaft ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe umfaßt das Prüfverfahren nach der Erfindung die folgenden Schritte: Aufbringen von Wärmeenergie auf einen Verbindungsteil, der ein wärmeleitendes Material enthält, Aufnehmen einer von der Verbindung abgestrahlten IR-Strahlung zur Prüfung mit einer IR-Kamera, Teilen und Spezi fizieren der Form eines fehlerhaften Teils der Verbindung auf der Basis der von der IR-Kamera gelieferten Bildinformation, allgemeines Analysieren der Form- oder der Temperaturinfor mation des spezifizierten oder des fehlerhaften Teils und Bestimmen, ob der Fehler in der Verbindung auftritt und welcher Art er ist.

Mit dem Prüfverfahren und der Prüfvorrichtung nach der Er findung wird Wärmeenergie auf die zu prüfende Verbindung eines elektronischen Bauelements aufgebracht, die von der Verbindung ausgehende IR-Strahlung wird mit der IR-Kamera aufgenommen, und das von der IR-Kamera gelieferte Bild wird verarbeitet. Das verarbeitete Bild kann sämtliche Fehler jeder Verbindung als eine Flächenform extrahieren. Somit können sämtliche Fehler geprüft werden. Außerdem ermöglichen der Vergleich und die Untersuchung einer fehlerhaften Fläche, eines Flächenverhältnisses, eines Grenzzustands eines Fehlers und eines Temperaturverteilungsmusters die richtige Feststel lung, ob die Verbindung fehlerhaft ist, und die Feststellung der Art des Fehlers in einem solchen Fall.

Die Erfindung ist im folgenden anhand von Ausführungsbei spielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 das Prinzip der Erfindung;

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines IR-Bildes einer Verbindung, wiedergegeben auf einem Farbmonitor;

Fig. 3 ein Diagramm, das die Temperaturverteilung von Fig. 2 als Histogramm zeigt;

Fig. 4 ein schematisches Modell eines IR-Bildes für die Aufteilung und Spezifizierung einer Schaltungs platte;

Fig. 5 ein Diagramm, das die Temperaturverteilung der Schaltungsplatte als Histogramm wiedergibt;

Fig. 6 ein IR-Bild der Schaltungsplatte, auf der eine Lotpille und eine Brücke geteilt und spezifiziert sind;

Fig. 7 eine erweiterte Darstellung eines Teils von Fig. 6;

Fig. 8 eine Prioritätsfolge zur Abtastung des IR-Bildes von Fig. 7;

Fig. 9 ein Diagramm, das die Temperaturverteilung eines Zuleitungsteils als Histogramm wiedergibt;

Fig. 10 ein IR-Bild eines Zuleitungsteils, wobei ein Fehler geteilt und spezifiziert ist;

Fig. 11A und 11B Diagramme, die die Temperaturverteilung auf einer Horizontal- und einer Vertikallinie zeigen, die durch den Schwerpunkt eines Fehlers gehen;

Fig. 12 ein IR-Bild einer geteilten und spezifizierten Leiterstruktur;

Fig. 13 ein IR-Bild, wie es im Fall einer ungenügenden Lotmenge erhalten wird;

Fig. 14A und 14B Diagramme der Temperaturverteilung;

Fig. 15 ein Beispiel eines Fensterausschnitts, der auf die Leiterstruktur gesetzt ist;

Fig. 16 ein IR-Bild von geteilter und spezifizierter Leiterstruktur und Zuleitung;

Fig. 17A bis 17F Flußdiagramme, die das Prüfverfahren für eine Löt verbindung erläutern;

Fig. 18 ein Blockschaltbild der Prüfvorrichtung gemäß der Erfindung; und

Fig. 19 die konventionelle Prüfvorrichtung für eine Löt stelle.

In der folgenden Beschreibung bedeutet die Verbindung eines elektronischen Bauelements einen Teil, der durch Löten, Hart löten, Diffusionsbonden (eine Verbindung, die auf der Diffu sion von Teilchen beider Teile unter gleichzeitiger Aufrecht erhaltung eines Langzeitkontakts, Druckbeaufschlagung und Aufheizung basiert), Drahtbonden (eine Art von umformendem Schweißen, bei dem die aufgeheizte Spitze einer dünnen Me tallzuleitung auf eine kleine Anschlußstelle gedrückt wird, wenn die Verdrahtung im Inneren eines IC-Chips durchzuführen ist) und Verkleben (Verbinden mit Hilfe eines Klebstoffs) verbunden ist.

Fig. 1 zeigt das hier angewandte Prinzip. Dabei ist 1 eine Leiterplatte, 2 ist eine auf der Leiterplatte 1 gebildete Leiterstruktur, 3 ist ein elektronisches Bauelement, 4 ist eine Zuleitung, 5 ist eine Lötverbindung. 6 ist eine Konden soreinheit, und 7 ist ein Laserstrahl. Der Laserstrahl 7 wird von der Kondensoreinheit 6 auf die auf der Leiterplatte 1 ge bildete Verbindung des elektronischen Bauelements gerichtet.

Eine IR-Kamera 9 hat die Funktion, einen von einem zu prüfenden Teil, also von der Leiterplatte 1, der Leiterstruktur 2, dem Lot 5 und der Zuleitung 4 ausgehenden IR-Strahl 8 aufzuneh men. Die Strahlung des IR-Strahls 8 wird von einer Vergröße rungslinse 10 vergrößert. Ein Bildprozessor 11 dient der Auf zeichnung oder Bildverarbeitung der Informationen hinsicht lich der Temperaturverteilung des zu prüfenden Teils. Dann wird das IR-Bild auf einem Farbmonitor 12 zur Anzeige ge bracht. Ein Rechner 13 hat die Funktion, die Informationen hinsichtlich der Temperaturverteilung zu analysieren, jeden Teil der Verbindung oder eines Fehlers zu teilen und zu bezeichnen und einen Vergleich sowie ein Mischen einer Form jedes Teils der Verbindung oder des Fehlers oder der Tempe raturverteilung durchzuführen, um zu bestimmen, ob die Ver bindung fehlerhaft ist.

Die Beschreibung richtet sich nacheinander auf das Ausfüh rungsbeispiel zur Bildverarbeitung eines IR-Bildes, zum Teilen und Spezifizieren jedes Teils der Verbindung oder des Fehlers, zur Bestimmung der Art eines Fehlers der Lötver bindung aus Form- und Temperaturinformationen und zur Fest stellung, ob die Verbindung fehlerhaft ist.

Zuerst wird das Verfahren zum Teilen und Spezifizieren jedes Teils der Verbindung aus dem IR-Bild beschrieben.

Fig. 2 zeigt schematisch das IR-Bild einer Verbindung, die auf dem Farbmonitor zu sehen ist. Dieses IR-Bild wird auf genommen, indem ein YAG-Laserstrahl auf die Zuleitung des IC-Bauelements gerichtet und die Zuleitung erwärmt wird. Die Koordinaten des IR-Bildes sind die x- oder Horizontalachse, die y- oder Vertikalachse und ein Entstehungsort oben links in dem Bild.

Ebenso wie in Fig. 1 ist in Fig. 2 die Leiterplatte mit 1, die Leiterstruktur mit 2 und die Zuleitung mit 4 bezeichnet. Die Zuleitung hat die höchste Temperatur, die Leiterstruktur die zweithöchste und die Leiterplatte die dritthöchste Tempe ratur. Die Leiterstruktur enthält einen darauf gebildeten Lotverschluß 14.

Es wird nun der Ablauf zum Teilen und Spezifizieren jedes Teils einer Verbindung aus dem IR-Bild beschrieben.

Das Diagramm von Fig. 3 zeigt die Temperaturverteilung von Fig. 2 als Histogramm. Dabei bezeichnet 15 einen Temperatur verteilungs-Peak, der der Leiterplatte entspricht, 16 be zeichnet einen der Leiterstruktur entsprechenden Peak, 17 ist ein der Zuleitung entsprechender Peak, 18 bezeichnet eine Grenztemperatur, auf deren Grundlage die Leiterplatte und die Leiterstruktur geteilt und spezifiziert werden, da die einen Wellenboden bezeichnende Temperatur zwischen den jeweiligen Peaks der Schwellen- bzw. Grenzwert ist, auf dessen Grundlage die jeweiligen Temperaturbereiche geteilt und spezifiziert werden. 19 ist eine Grenztemperatur, auf deren Basis die Leiterstruktur und die Zuleitung geteilt und spezifiziert werden. Zur Spezifizierung der Leiterplatte müssen die Ko ordinaten der im Temperaturbereich des Schwellenwerts 18 oder darunter liegenden Bildelemente extrahiert werden. Zur Spezi fizierung der Leiterstruktur müssen die Koordinaten der Bild elemente im Temperaturbereich von mehr als 18-19 extrahiert werden. Und ebenso müssen zur Spezifizierung der Zuleitung die Koordinaten der Bildelemente im Temperaturbereich ober halb 19 extrahiert werden.

Fig. 4 zeigt schematisch ein mit der obigen Methode geteiltes und spezifiziertes IR-Bild. Das IR-Bild von Fig. 4 bezeichnet den Fall, in dem die Leiterplatte 1 geteilt und spezifiziert ist.

Die Beschreibung richtet sich nun auf das Verfahren zum Berechnen einer Fläche eines Fehlers jedes geteilten und spezifizierten Teils, zum Bestimmen der Fehlerart auf der Grundlage des Fehlergrenzzustands und zum Feststellen, ob die Verbindung fehlerhaft ist.

Die Beschreibung richtet sich zuerst auf ein Ausführungsbei spiel des Verfahrens zum Teilen und Spezifizieren eines Feh lers jedes Verbindungsteils aus dem IR-Bild, zum Bestimmen der Fehlerart aus dem Zustand der Fehlergrenze und zum Feststellen, ob die Verbindung fehlerhaft ist, und zwar aus der Art und der Fläche des Fehlers oder dem Flächenverhältnis des Fehlers.

Das Diagramm von Fig. 5 zeigt die Temperaturverteilung der Leiterplatte als Histogramm. Dabei ist 15 ein Peak für die Leiterplatte, 20 ist ein Peak für den Fehler, und 21 ist eine Grenztemperatur, auf deren Basis die Leiterplatte vom Fehler getrennt wird und beide spezifiziert werden.

Die in der Leiterplatte auftretenden Fehler können eine Brücke und eine Lotpille umfassen. Da die Brücke mit der Zuleitung oder mit der Leiterstruktur in Kontakt gelangt, wird die Wärme der Zuleitung oder der Leiterstruktur zu der Brücke geleitet, was in einer Erwärmung der Brücke resul tiert. Da die Brücke eine geringe Wärmebeständigkeit hat, wird ihre Temperatur höher als die der Leiterplatte. Die Lotpille wird durch die Wärmeleitung auf der Platte erwärmt. Daher ist die Temperatur der Lotpille niedriger als die der Platte. Da die Lotpille jedoch rund ist und den von der Plat te abgestrahlten IR-Strahl reflektiert, ist die tatsächliche Temperatur der Lotpille als eine höhere Temperatur darge stellt. Durch Extraktion der Bildelemente, die den Tem peraturbereich oberhalb der Grenztemperatur 21 bilden, kann der Fehler geteilt und spezifiziert (Brücke oder Lotpille) werden.

Die Gesamtfläche des Fehlers oder das Verhältnis des Fehlers zum Prüfobjekt kann aus der Zahl der Bildelemente für den Fehler oder aus einem Verhältnis der Gesamtzahl von Bildele menten, die den gesamten zu prüfenden Teil bilden, zu der Zahl der Bildelemente des Fehlers berechnet werden. Wenn man das Verhältnis anders betrachtet, so zeigt es, wie sich die Temperaturverteilung ändert. Wenn es viele Bildelemente gibt, deren Temperatur höher als der Grenzwert ist, auf dessen Grundlage der Fehler geteilt und spezifiziert ist, bedeutet das eine große Änderung der Temperaturverteilung. Daher wird die Standardabweichung der Temperaturverteilung als alterna tive Charakteristik eines Verhältnisses einer fehlerhaften Fläche zu der Gesamtfläche genützt.

Die Standardabweichung s kann aus der folgenden Gleichung ab geleitet werden:

wobei Tm einen Mittelwert einer Temperatur bezeichnet,

bezeichnet die Temperatur des durch die Koordinate (Xi, Yj) bezeichneten Bildelements, und N bezeichnet die Gesamtzahl von Bildelementen, die den zu prüfenden Teil bilden.

Fig. 6 ist das IR-Bild der Leiterplatte, auf der die Brücke oder die Lotpille geteilt und spezifiziert ist.

Dabei ist 22 eine Brücke, 23 ist eine Lotpille, und 24 be zeichnet einen Rahmen eines Fensterausschnitts, der mit der Leiterstruktur in Kontakt gelangt und in Richtung der y-Achse liegt.

Nachstehend wird die Methode zur Unterscheidung einer Brücke von einer Lotpille beschrieben.

Fig. 7 zeigt den Rahmen 24 eines Fensterausschnitts, der in Fig. 6 zu sehen ist. Dabei ist 22 eine Brücke, und 25 ist ein die Abtastrichtung angebender Pfeil. Wie gezeigt, erfolgt die Abtastung entlang der x-Achse, bis die über der Grenztempera tur 21 liegende Temperatur aufgenommen wird. Die Koordinate des ersten Bildelements, das den Temperaturbereich oberhalb der Grenztemperatur 21 bildet (Fig. 5), wird als Ausgangs punkt in einem Speicher gespeichert.

Dann werden die Bildelemente der Temperatur oberhalb der Grenztemperatur 21 entlang der in Fig. 8 gezeigten Vorrang richtung gemäß Fig. 8 abgetastet, und die Koordinaten der aufgenommenen Bildelemente werden im Speicher gespeichert. Nach wiederholter Abtastung kehrt diese zum Ausgangspunkt zurück, und damit sind die Koordinaten (Xdi, Ydi) bis (Xdm, Ydn) einer Umrißlinie eines Fehlers (Brücke oder Lotpille) definiert.

Die Brücke befindet sich in dem Zustand, in dem benachbarte Leiterstrukturen durch Löten kurzgeschlossen sind. Somit gelangt die Brücke in Kontakt mit den Leiterstrukturen und muß mindestens bis zum Ende des Fensterausschnitts verlaufen. Infolgedessen ist die Bedingung zur Definition der Brücke entweder

Ydmax + 1 = Ypmin und Ydmax - Ydmin < α

oder

Ydmin - 1 = Ypmax und Ydmax - Ydmin < α

wobei Ydmax und Ydmin ein Maximal- und ein Minimalwert der einen Fehler bildenden Bildelemente in bezug auf die y-Achse, Ypmax und Ypmin ein Maximal- und ein Minimalwert der eine Leiterstruktur bildenden Bildelemente in bezug auf die y-Achse sind und α einen vorbestimmten Wert bezeichnet.

Dieser Vorgang ermöglicht eine Unterscheidung zwischen der Brücke und der Lotpille.

Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel des Verfahrens zur Bildung einer Fläche jedes Fehlers beschrieben.

Bei dem vorher beschriebenen Verfahren werden die Koordinaten (Xdi, Ydi) bis (Xdm, Ydn) der Konturen eines Fehlers ge wonnen. Wenn dann die Summe jeder Differenz zwischen dem Maximal- und dem Minimalwert der Koordinaten der x-Achse ebenfalls gebildet wird, kann die Fläche S jedes Fehlers ebenfalls durch die folgende Gleichung erhalten werden:

wobei Xdmax und Xdmin einen Maximal- und einen Minimalwert jedes Ydj in bezug auf die x-Achse bezeichnen. Durch Wieder holen dieser Abtastung auf dem Leiterteil ist es möglich, sämtliche Brücken oder Lotpillen zu extrahieren.

Wenn eine Brücke extrahiert wird, wird festgestellt, daß die Verbindung fehlerhaft ist, weil die Leiterstruktur einen Kurzschluß aufweist.

Wenn eine Lotpille extrahiert wird, erfolgt die Bestimmung der Fehlerhaftigkeit der Verbindung durch Vergleich der Ge samtfläche der Lotpille oder eines Flächenverhältnisses die ser Gesamtfläche der Lotpille mit der Gesamtfläche der Lei terplatte oder der Fläche jeder Lotpille mit ihren jeweiligen vorbestimmten Werten.

Es folgt nun die Beschreibung eines Ausführungsbeispiels des Verfahrens zum Teilen und Spezifizieren eines Fehlers jedes Verbindungsteils, zum Bestimmen der Art des Fehlers aus dem Temperaturverteilungsmuster des Fehlers und zum Bestimmen der Fehlerhaftigkeit der Verbindung aus der Fläche des Fehlers oder dem Verhältnis der fehlerhaften Fläche zu der Gesamt fläche des Leiterplattenteils.

Das Diagramm von Fig. 9 zeigt die Temperaturverteilung der Zuleitung als Histogramm. Dabei bezeichnet 17 einen Peak für die Zuleitung, 26 einen Peak für den Fehler und 27 eine Grenztemperatur, bei der die Zuleitung von dem Fehler ge trennt ist und beide spezifiziert sind.

Da der Fehler als Widerstand gegenüber der Wärmeleitung wirkt, kann die Wärme der Zuleitung die Leiterstruktur nicht erreichen, so daß der fehlerhafte Teil auf eine höhere Tem peratur als die Zuleitung erwärmt wird. Durch Extraktion der den Temperaturbereich oberhalb der Grenztemperatur 27 bil denden Bildelemente ist es daher möglich, den Fehler zu teilen und zu spezifizieren.

Die Anwendung dieses Verfahrens ermöglicht die Ableitung der Gesamtfläche oder des Flächenverhältnisses der Fehler oder der Fläche jedes Fehlers.

Fig. 10 zeigt das IR-Bild der Zuleitung, auf dem der Fehler geteilt und spezifiziert ist. Dabei ist 28 ein Fehler, 29 und 30 sind eine Horizontallinie (die parallel zu der Mittelachse der Zuleitung verläuft) und eine Vertikallinie (die vertikal zur Mittelachse der Zuleitung verläuft), die durch den Schwerpunkt des Fehlerteils gehen.

Der Schwerpunkt und die Mittelachse der geteilten und spe zifizierten Fläche können mit der folgenden Methode gewonnen werden.

Aus den Koordinaten der diese Fläche bildenden Bildelemente kann die Koordinate (Xg, Yg) des Schwerpunkts und der Gra dient (θ) der Hauptachse in bezug auf jedes Bildelement be rechnet werden. Für die Berechnung wird der folgende Ausdruck verwendet:
für die Koordinate des Schwerpunkts:

für den Gradienten der Hauptachse:

θ = (1/2) tan^-1[2Ixy/(Ix-Iy)]

wobei N die Gesamtzahl von Bildelementen bezeichnet, die die vorgenannte Fläche bilden, und Xi, Yj die Koordinaten der den vorgenannten Bereich bildenden Bildelemente bezeichnen.

Die Mittelachse kann aus den resultierenden Koordinaten des Schwerpunkts und dem Gradienten der Hauptachse gewonnen wer den.

Die Fig. 11A und 11B sind Diagramme von Temperaturvertei lungen auf der Horizontallinie 29 und der Vertikallinie 30. Dabei bezeichnet 31 eine Temperaturverteilung eines Fehlers.

Durch Vergleich des Temperaturverteilungsmusters auf der Horizontal- und der Vertikallinie, die durch den Schwerpunkt des Fehlers gehen, mit dem Temperaturverteilungsmuster des gespeicherten inneren Fehlers ist es möglich, die Art des inneren Fehlers wie eine Fehlstelle, eine schlechte Verbin dung oder einen Gaseinschluß zu bestimmen. Dabei bedeutet die Fehlstelle eine höhere Temperatur als der schlechte Verbin dungsteil. Der schlechte Verbindungsteil bedeutet eine brei tere Temperaturverteilung als die Fehlstelle. Daher können der Fehlstellenteil und der schlechte Verbindungsteil leicht bestimmt werden. Da es im Fall des Gaseinschlusses viele Fehler mit kleiner Fläche gibt, kann der Gaseinschluß in einfacher Weise bestimmt werden.

In bezug auf die Fehlstelle, die schlechte Verbindung oder den Gaseinschluß ist es möglich, durch Vergleich der Gesamt fläche der Fehler, des Flächenverhältnisses der Fehler zu der Zuleitung, der Standardabweichung der Temperaturverteilung der Zuleitung oder der Fläche für jeden Fehler mit ihren je weils vorbestimmten Werten festzustellen, ob die Verbindung fehlerhaft ist.

Es folgt nun die Beschreibung der Routine zur Bestimmung, ob das Lotmaterial fehlerhaft ist, sowie der Bestimmung der Fehlerart aus der Temperaturinformation, die aus dem geteil ten und spezifizierten Teil als Flächenform gewonnen ist.

Die Bildelemente, die den gegenüber dem vorbestimmten Wert höheren Temperaturbereich bilden, werden innerhalb der Fläche der geteilten und spezifizierten Leiterstruktur extrahiert.

Fig. 12 zeigt das IR-Bild der geteilten und spezifizierten Leiterstruktur. Dabei bezeichnet 14 einen über dem vorbe stimmten Wert liegenden höheren Temperaturbereich.

Der Temperaturbereich 14, dessen Temperatur höher als die der Leiterstruktur ist, umgibt die Zuleitung. Diese Fläche 14 be zeichnet die gleichmäßige Lotfüllung um die Zuleitung herum. Die Lotfüllung ist in bezug auf die Beobachtungsachse der IR-Kamera geneigt und soll die um die Lotfüllung herum abge strahlte IR-Strahlung reflektieren. Infolgedessen ist die Lotfüllung mit einer höheren als ihrer eigentlichen Tem peratur dargestellt.

Wenn die Zahl der den Hochtemperaturbereich bildenden Bild elemente den vorbestimmten Wert übersteigt, ist eine aus reichende Lotfüllung gebildet. Es wird also angenommen, daß der Teil ausreichend benetzt ist. Damit wird der Teil als erfolgreich festgestellt.

Wenn die Zahl der Bildelemente gleich oder kleiner als der vorbestimmte Wert ist, wird eine ungenügende Lotmenge oder ungenügende Benetzung angenommen. Damit wird der Teil als erfolglos bezeichnet.

Eine ungenügende Lotmenge resultiert darin, daß die Bildung der Lotfüllung praktisch unmöglich ist, so daß das IR-Bild mit der Leiterplatte, der Leiterstruktur und der Zuleitung in der einfachsten Form wiedergegeben wird. Die Flächen der Zu leitungen und der Leiterstruktur erhalten eine konvexe Form mit einer ebenen Fläche. Daher erscheint für jeden Teil die Begrenzung der Temperatur ganz deutlich. Durch Vergleich des Temperaturverteilungsdiagramms mit dem Standardtemperatur verteilungsdiagramm kann ungenügendes Lot in der Verbindung ohne weiteres bestimmt werden.

Fig. 13 zeigt das im Fall von ungenügendem Lot erhaltene IR-Bild. Dabei ist 1 eine Leiterplatte, 2 eine Leiterstruktur, 4 eine Zuleitung, 32 eine Mittelachse der Zuleitung, 33 eine zur Mittelachse 32 senkrechte Vertikallinie an den Koordi naten des Schwerpunkts der Zuleitung.

Die Diagramme von Fig. 14A und 14B zeigen Temperaturver teilungen auf der Mittelachse und der Vertikallinie. 34 bezeichnet eine Temperaturverteilung für die Leiterplatte, 35 eine Temperaturverteilung für die Leiterstruktur und 36 eine Temperaturverteilung für die Zuleitung. In beiden Diagrammen ist eine ganz einfache Stufenform dargestellt.

Das vor stehende Verfahren wurde unter Berücksichtigung der Tatsache implementiert, daß die Fläche der Leiterstruktur allgemein beobachtet wird. Um die Fläche genauer zu prüfen, wird die Leiterstruktur in drei Flächen geteilt. Für jede Fläche wird ein Fensterausschnitt vorgesehen. Dann wird das obige Verfahren für jeden Fensterausschnitt durchgeführt. Es ist möglich, die Zustände der Lotfüllungen zu prüfen, die an den drei die Zuleitung umgebenden Seiten liegen.

Fig. 15 ist ein Beispiel eines Fensterausschnitts für die Leiterstruktur. Dabei bezeichnet 14 einen Temperaturbereich oberhalb des vorbestimmten Werts, und 37-1, 37-2 sowie 37-3 sind Rahmen des Fensterausschnitts, die auf den drei die Zu leitung umgebenden Seiten angeordnet sind.

Die Beschreibung richtet sich nun auf die Routine zur Be stimmung, ob das Lot fehlerhaft ist, und zwar aus der aus dem geteilten und spezifizierten Teil abgeleiteten Forminfor mation.

Fig. 16 zeigt das IR-Bild der geteilten und spezifizierten Leiterstruktur und der Zuleitung. Dabei ist 2 eine Leiter struktur, 4 eine Zuleitung, 38 die Mittelachse der Leiter struktur und 39 die Mittelachse der Zuleitung. Wenn der Ab stand (die Zahl von Bildelementen) zwischen der Mittelachse 38 der Leiterstruktur und der Mittelachse 39 der Zuleitung bzw. die Differenz zwischen den Gradienten der Mittelachsen ihren eigenen vorbestimmten Wert übersteigt, wird eine Ver lagerung der Zuleitungsposition angenommen. Damit wird die Verbindung als erfolglos bestimmt.

Die vorstehende Beschreibung betrifft die Routine zur Be stimmung, ob die Verbindung fehlerhaft ist, und zwar durch Analyse der Temperaturinformation jedes Bildelements in jedem Flächenbereich der zu prüfenden Verbindungen, durch Berechnen der Gesamtfläche der in diesem Bereich bestehenden Fehler, des Flächenverhältnisses der Fehler, der Fläche jedes Fehlers, der Standardabweichung der Temperaturverteilung jeder Fläche oder der Fläche, deren Temperatur höher als der vorbestimmte Wert ist, und Vergleichen des Rechenwerts mit dem vorbestimmten Wert. Außerdem betrifft die vorstehende Beschreibung die Routine zur Bestimmung, ob die Verbindung fehlerhaft ist, und zur Feststellung der Fehlerart durch Vergleich des Grenzzustands für die fehlerhafte Fläche mit dem vorbestimmten Zustand oder Vergleich des Temperaturver teilungsmusters des Fehlers mit dem vorbestimmten Wert.

Außerdem betrifft die vorstehende Beschreibung auch die Routine zur Bestimmung der Fehlerhaftigkeit der Verbindung durch Analyse der Forminformation jedes Bildelements jeder Fläche der zu prüfenden Verbindungen im Hinblick auf die Ebene, Berechnen der Entfernung zwischen den Mittelachsen oder der Differenz zwischen den Gradienten der Mittelachsen und Vergleichen des Rechenwerts mit dem jeweiligen vorbe stimmten Wert.

Die vorstehende Routine dient der Analyse der Temperaturin formation über sämtliche Bildelemente jeder Fläche der Lei terplatte, der Zuleitung und der Leiterstruktur und ermög licht es, den Zustand der Verbindung allgemein zu analy sieren. Um die Prüfzeit zu verkürzen, ist es möglich, an stelle sämtlicher Bildelemente innerhalb jeder Fläche der Leiterplatte, der Zuleitung und der Leiterstruktur einen bestimmten Fensterausschnitt eines Teils jeder Fläche zu verwenden, die Temperaturinformation über die Bildelemente innerhalb des Fensterausschnitts zu analysieren und zu be stimmen, ob die Verbindung fehlerhaft ist. Dieses Verfahren beeinträchtigt nicht das Merkmal der Erfindung, bei dem die Temperaturinformation der Verbindung als Flächenform gewonnen und analysiert wird.

Bei dem vorstehenden Ausführungsbeispiel wird als Verfahren zum Erwärmen der Verbindung das Richten eines YAG-Laser strahls auf die Zuleitung angewandt. Um bei diesem Verfahren exakte Informationen zu gewinnen, ist die Positioniergenau igkeit beim Aufbringen des Laserstrahls ein wesentlicher Faktor. Das Bild des Prüfobjekts wird somit von einer CCD-Kamera aufgenommen, und das Bild wird verarbeitet zur Ge winnung der präzisen Lagebeziehung zwischen dem Prüfobjekt und der Lichtkondensoreinheit des Lasers. In diesem Fall ist es bei der Verarbeitung des Bildes möglich, die durch das äußere Erscheinungsbild bestimmten Fehler wie eine Brücke, eine Lotpille, ungenügend Lot, ungenügendes Benetzen oder eine Verlagerung der Zuleitung zu erfassen.

Um die Prüfzeit zu verkürzen, werden einige oder sämtliche aus dem äußeren Erscheinungsbild identifizierten Fehler aus dem von der CCD-Kamera aufgenommenen Bild der Verbindung bestimmt, und die inneren Fehler wie eine Fehlstelle, eine schlechte Verbindung und ein Gaseinschluß werden aus dem verarbeiteten IR-Bild bestimmt. Dieses Verfahren beeinträch tigt nicht das Merkmal der Erfindung, daß die Temperaturin formation der Verbindung als Flächenform ermittelt und ana lysiert wird.

Das vorstehende Ausführungsbeispiel ist so ausgelegt, daß die Wärmeenergie auf die Zuleitung aufgebracht und von dieser zu dem Lot, der Leiterstruktur und schließlich zu der Leiter platte geleitet wird.

Alternativ ist es möglich, eine solche Anordnung zu ver wenden, daß die Wärmeenergie auf die Leiterplatte aufgebracht und von dieser auf die Leiterstruktur, das Lot und schließ lich die Zuleitung geleitet wird.

Es folgt nun die Beschreibung einer Routine zum Prüfen der Verbindung eines integrierten Schaltkreises, der auf eine Leiterplatte gelötet ist, gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Die Fig. 17A-17F sind Flußdiagramme, die eine Routine zum Prüfen der Verbindung beschreiben.

In Schritt S1 wird die Temperaturverteilung um die zu prü fende Verbindung als Histogramm erzeugt, so daß die Grenz temperatur zum Teilen und Spezifizieren jedes Teils berechnet wird. In Schritt S2 wird der Leiterplattenteil des IR-Bildes entsprechend der Grenztemperatur geteilt und spezifiziert.

In Schritt S3 wird das Temperaturverteilungshistogramm in dem Leiterplattenteil erzeugt, um die Grenztemperatur zum Teilen und Spezifizieren des fehlerhaften Teils zu berechnen. In Schritt S4 wird dann geprüft, ob der fehlerhafte Teil geteilt und spezifiziert werden kann. Wenn in dem Histogramm der Tem peraturverteilung nur ein Peak existiert und der fehlerhafte Teil nicht geteilt und spezifiziert werden kann, geht der Ab lauf zu Schritt S11 weiter, in dem "der Zuleitungsteil ge teilt und spezifiziert wird". Wenn der fehlerhafte Teil ge teilt und spezifiziert werden kann, wird er in Schritt S5 geteilt und spezifiziert. Dann wird in Schritt S6 die Fläche oder das Flächenverhältnis des fehlerhaften Teils abgeleitet.

In Schritt S7 können die Koordinaten der Bildelemente entlang der Kontur des Fehlers gewonnen werden. In Schritt S8 wird geprüft, ob der Fehler mit der Leiterstruktur in Kontakt ge langt und eine vorbestimmte Fläche einnimmt. Bei JA wird der Fehler als eine Brücke festgestellt, und außerdem wird die Verbindung als fehlerhaft festgestellt. Die Bedingungen zur Feststellung der Verbindung als erfolglos sind:

Ydmax + 1 = Ypmin und Ydmax - Ydim < α

oder

Ydmin - 1 = Ypmax und Ydmax - Ydim < α

wobei (Xdi, Ydj) bis (Xdm, Ydn) den Koordinaten der Kontur jedes Fehlers entsprechen, Ydmax und Ydmin ein Maximal- und ein Minimalwert der den Fehler bildenden Bildelemente in bezug auf die y-Achse sind, Ypmax und Ypmin ein Maximal- und ein Minimalwert der die Leiterstruktur bildenden Bildelemente in bezug auf die y-Achse sind, und α einen vorbestimmten Wert bezeichnet.

Wenn der Fehler nicht mit der Leiterstruktur in Kontakt ge langt oder die von dem Fehler eingenommene vorbestimmte Fläche gleich oder kleiner als der vorbestimmte Wert ist, wird festgestellt, daß der Fehler eine Lotpille ist. In bezug auf die Ermittlung des Fehlers als Lotpille wird in Schritt S9 die Fläche jeder Lotpille aus den Koordinaten der Kontur berechnet.

Dabei werden die Koordinaten (Xdi, Ydj) bis (Xdm, Ydn) der Kontur jedes Fehlers gewonnen. Dann wird die Fläche S jedes Fehlers mit Hilfe der folgenden Gleichung berechnet:

wobei Xdmax und Xdmin ein Maximal- und ein Minimalwert jedes Ydj in bezug auf die x-Achse sind.

In Schritt S10 wird die Fläche des fehlerhaften Teile, das Flächenverhältnis des fehlerhaften Teils oder die Fläche jedes Fehlers mit dem jeweils entsprechenden vorbestimmten Wert verglichen. Wenn die Fläche oder das Flächenverhältnis des fehlerhaften Teils die jeweiligen vorbestimmten Werte übersteigt, wird die Verbindung als erfolglos festgestellt.

Es soll nun die Verbindung betrachtet werden, die unter dem vorbestimmten Wert liegt und bei der der Fehler nicht inner halb des Leiterplattenteils in Schritt S4 geteilt und spezi fiziert wird. In bezug auf die Verbindung wird in Schritt S11 der Zuleitungsteil geteilt und spezifiziert. Dann wird in Schritt S12 das Histogramm der Temperaturverteilung innerhalb der Fläche des Zuleitungsteils erzeugt, um so die Grenztem peratur zu berechnen, bei der der fehlerhafte Teil geteilt und spezifiziert wird. In Schritt S13 wird geprüft, ob der fehlerhafte Teil geteilt und spezifiziert werden kann. Wenn nur ein Peak in dem Histogramm der Temperaturverteilung vor liegt und der fehlerhafte Teil nicht geteilt und spezifiziert ist, geht der Ablauf zu Schritt S19 weiter, in dem "die Lei terstruktur geteilt und spezifiziert" wird. Wenn der fehler hafte Teil geteilt und spezifiziert werden kann, wird er in Schritt S14 geteilt und spezifiziert. Dann wird in Schritt S15 die Fläche oder das Flächenverhältnis des fehlerhaften Teils oder die Fläche jedes Fehlers berechnet.

In Schritt S16 werden die Temperaturverteilungsdiagramme er zeugt. Die Temperaturverteilungsdiagramme liegen auf der Horizontal- und der Vertikallinie, die durch den Schwerpunkt jedes Fehlers gehen. Die Horizontallinie entspricht der Pa rallelen zur Mittelachse der Zuleitung.

Die Horizontal- und die Vertikallinie, die durch den Schwer punkt jedes Fehlers gehen, können wie folgt gewonnen werden. Zuerst wird die Mittelachse der Zuleitung gewonnen, und dann werden die Parallele zu der Mittelachse der Zuleitung und die Vertikallinie zu der Parallele gezeichnet.

Aus den Koordinaten der das Prüfobjekt bildenden Bildelemente werden die Koordinaten (Xg, Yg) des Schwerpunkts und der Gra dient (θ) der Hauptachse mit Hilfe des folgenden Ausdrucks berechnet, und zwar
für die Koordinaten des Schwerpunkts:

und für den Gradienten der Hauptachse:

θ = (1/2) tan^-1[2Ixy/(Ix-Iy)]

wobei N eine Gesamtzahl der das Prüfobjekt bildenden Bildele mente ist und Xi, Yj die Koordinaten der Bildelemente be zeichnen, die das Prüfobjekt bilden.

Aus den berechneten Koordinaten des Schwerpunkts und dem Gra dienten seiner Hauptachse kann die Mittelachse der Zuleitung erhalten werden.

Nach Vergleich des Temperaturverteilungsmusters der inneren Fehler im Inneren der Zuleitung gemäß der Aufzeichnung in Schritt S17 ist es dann möglich, den inneren Fehler wie etwa eine Fehlstelle, eine schlechte Verbindung oder einen Gasein schluß zu bestimmen. In Schritt S18 wird die Verbindung als erfolglos festgestellt, wenn die Fläche des fehlerhaften Teils, das Flächenverhältnis des fehlerhaften Teils oder die Fläche jedes Fehlers den vorbestimmten Wert jeder Fehlerart übersteigt.

Es soll nun die Verbindung betrachtet werden, die den vor bestimmten Wert nicht übersteigt und wobei der Fehler nicht innerhalb der Zuleitungsfläche in Schritt S13 geteilt und spezifiziert wird. In Schritt S19 wird die Leiterstruktur geteilt und spezifiziert. Dann wird in Schritt S20 ein Fen sterausschnitt auf die drei Seiten gesetzt, die die Zuleitung umgeben, und zwar innerhalb der Leiterstrukturfläche, um so in Schritt S21 die Fläche des Temperaturbereichs zu berech nen, der den vorbestimmten Wert übersteigt. Wenn dann in Schritt S22 der Hochtemperaturbereich in jedem Fensteraus schnitt einen vorbestimmten Wert hat oder diesen unterschrei tet, wird die Verbindung als erfolglos festgestellt, und zwar aufgrund von ungenügendem Lot oder ungenügender Benetzung.

Dann soll die Verbindung betrachtet werden, bei der der Hochtemperaturbereich in jedem Fensterausschnitt einen vorbestimmten Wert übersteigt. In Schritt S23 kann die Entfernung zwischen den Mittelachsen der Leiterstruktur und der Zuleitung oder die Differenz zwischen den Gradienten der beiden Mittelachsen berechnet werden.

Wenn dann in Schritt S24 die Entfernung zwischen den Mittel achsen oder die Differenz zwischen den Gradienten einen vorbestimmten Wert übersteigt, wird die Verbindung als er folglos aufgrund einer Verlagerung der Zuleitung festge stellt. Wenn der vorbestimmte Wert nicht überschritten ist, wird die Verbindung als erfolgreich festgestellt.

Bei der Verbindung, bei der die Hochtemperaturfläche in jedem Fensterausschnitt in Schritt S22 einen vorbestimmten Wert oder weniger hat, wird in Schritt S25 das Temperaturvertei lungsdiagramm auf der Mittelachse und auf der Vertikallinie, die zu der Mittelachse der Zuleitung im Schwerpunkt der Zu leitung senkrecht ist, erzeugt. Dann wird in Schritt S26, wenn die Temperaturverteilungen auf der Mittelachse und der Vertikallinie in einfacher Stufenform vorliegen, der fehler hafte Teil als ungenügende Lotmenge und andernfalls als mangelnde Benetzung festgestellt.

Die vorstehend beschriebene Prüfroutine ermöglicht es, nicht nur die äußerlich sichtbaren Fehler wie eine Brücke, eine Lotpille, ungenügend Lotmaterial, mangelnde Benetzung oder Verlagerung der Zuleitung, sondern auch die inneren Fehler wie eine Fehlstelle, eine schlechte Verbindung oder einen Gaseinschluß zu erfassen und festzustellen, ob die Verbindung fehlerhaft ist.

Um die vom äußeren Erscheinungsbild aufnehmbaren Fehler wie eine Brücke, eine Lotpille, ungenügendes Lotmaterial, man gelnde Benetzung oder Verlagerung der Zuleitung zu bestimmen, kann die Prüfroutine ein Bild der Verbindung mit der CCD-Kamera aufnehmen, das Bild verarbeiten und die Fehler analy sieren. Wenn jedoch die Fehler innere Fehler wie eine Fehl stelle, eine schlechte Verbindung oder ein Gaseinschluß sind, muß das IR-Bild analysiert werden.

Fig. 18 ist ein Blockschaltbild, das die Prüfvorrichtung ge mäß einem Ausführungsbeispiel zeigt. Dabei wird zum Erwärmen des Prüfobjekts ein YAG-Laserstrahl auf das Prüfobjekt ge richtet.

40 ist eine Systemsteuerung. Ein Bediener gibt in die System steuerung 40 Informationen wie die Lagen verschiedener Bau elemente auf der Leiterplatte, die Positionen von Verbin dungen und die Prüfsequenz ein und stellt den Prüfpegel vorher ein.

Aufgrund eines Befehls von der Systemsteuerung 41 führt die Steuerung 41 die nachstehend aufgeführte Folgesteuerung durch.

(1) Die jeweilige Verbindung des auf einem Koordinatentisch 43 angeordneten Prüfobjekts 44 wird auf der Basis der in die Systemsteuerung 40 eingegebenen Prüfsequenz von einer Koor dinatentisch-Steuerung 42 zu einer vorbestimmten Position verbracht, an der die Erstpositionierung (Grobpositionierung) durchgeführt wird.
(2) Eine CCD-Kamera 46 nimmt über eine Kamerasteuerung 45 ein Bild der Verbindung auf. Die Lageinformationen werden gemes sen, um die Zweitpositionierung (Feinpositionierung) durch zuführen.
(3) Der Laser wird unter Steuerung durch eine Heizersteuerung 47 auf die zu prüfende Verbindung gerichtet. Der von einem Lasergenerator 48 emittierte Laserstrahl wird durch eine Lichtkondensoreinheit 6 auf die zu prüfende Verbindung auf gebracht. Synchron mit dem Aufbringen des Laserstrahls wird das IR-Bild aufgenommen. Der von der zu prüfenden Verbindung abgestrahlte IR-Strahl wird von einer IR-Kamera 9 empfangen und als analoges IR-Bildsignal ausgegeben. Das analoge IR-Bildsignal wird in einem A-D-Wandler 49 in ein Digitalsignal umgewandelt. Das Digitalsignal wird an einer vorbestimmten Adresse eines Bildspeichers 50 gespeichert. Das im Bildspei cher 50 gespeicherte IR-Signal wird gemäß der folgenden Routine verarbeitet. Die Verarbeitung des IR-Bildsignals führt dazu, daß es möglich ist zu bestimmen, ob die Ver bindung fehlerhaft ist.

51 ist eine Bildinformations-Ausleseeinheit 51 zum Auslesen eines im Bildspeicher 50 gespeicherten IR-Signals.

52 ist eine Temperaturinformations-Verarbeitungseinheit zum Erzeugen eines Histogramms der Temperaturverteilung der jeden Teil der Verbindung bildenden Bildelemente und zum Berechnen einer Schwellenwert- bzw. Grenztemperatur zum Teilen und Spezifizieren jedes Teils der Verbindung. 54 ist eine Formteilungs- und -spezifizierungseinheit zum Teilen und Spezifizieren jedes Teils der Verbindung auf der Basis der Grenztemperatur.

Die Temperaturinformations-Verarbeitungseinheit 52 dient der Erzeugung des Histogramms der Temperaturverteilung jedes der Bildelemente, die jeden geteilten und spezifizierten Teil bilden, und der Berechnung der Grenztemperatur zum Teilen und Spezifizieren des fehlerhaften Teils. Die Fehlerflächen-Be rechnungseinheit 53 dient dem Berechnen der Fläche oder des Flächenverhältnisses des fehlerhaften Teils in Abhängigkeit von der Grenztemperatur. 58 ist eine Fehlerbestimmungsein heit, die die Fläche oder das Flächenverhältnis des fehler haften Teils mit dem vorbestimmten Wert vergleicht, der in einem Datenbankspeicher 59 gespeichert ist, der bei dem in der Systemsteuerung 40 vorgegebenen Prüfpegel ausgewählt wird, und die nach Maßgabe des Vergleichsergebnisses fest stellt, ob die Verbindung fehlerhaft ist.

In diesem Fall hat die Temperaturinformations-Verarbeitungs einheit 52 die Funktion, die Grenztemperatur zum Teilen und Spezifizieren des fehlerhaften Teils zu berechnen. Die Fehlerflächen-Berechnungseinheit 53 hat die Funktion, die Fläche des fehlerhaften Teils zu berechnen. Als alternatives Verfahren berechnet die Temperaturinformations-Verarbei tungseinheit 52 den Grenzwert, und die Formteilungs- und -spezifizierungseinheit teilt und spezifiziert den fehler haften Teil. Dann berechnet die Fehlerflächen-Berechnungsein heit 53 die Fläche des fehlerhaften Teils.

Die Formteilungs- und -spezifizierungseinheit 54 teilt und spezifiziert den fehlerhaften Teil, und die Forminformations- Verarbeitungseinheit 55 bildet die Koordinaten der Bildele mente auf der Kontur des Fehlers. Die Fehlerbestimmungsein heit 58 bestimmt den Fehler auf der Basis des im Datenbank speichern 59 befindlichen Ausdrucks, um festzustellen, ob die Verbindung erfolgreich ist. Dann berechnet die Fehlerflächen-Berechnungseinheit 53 die Fläche jedes Fehlers, und die Feh lerbestimmungseinheit 58 vergleicht die berechnete Fläche mit dem vorbestimmten Wert, der in dem Datenbankspeicher 59 gemäß der Wahl durch den in der Systemsteuerung 40 vorgegebenen Prüfpegel gespeichert ist, um festzustellen, ob die Ver bindung fehlerhaft ist.

Die Forminformations-Verarbeitungseinheit 55 erhält ferner die Horizontal- und die Vertikallinie, die durch den Schwer punkt jedes Fehlers gehen, der von der Formteilungs- und -spezifizierungseinheit 54 geteilt und spezifiziert ist. Die Temperaturverteilungsdiagramm-Erzeugungseinheit 56 erzeugt dann ein Temperaturverteilungsdiagramm auf der Horizontal- und der Vertikallinie auf der Basis der von der Temperatur informations-Verarbeitungseinheit 52 übermittelten Tempera turinformation. Die Fehlerbestimmungseinheit 58 vergleicht das Temperaturverteilungsdiagramm mit dem im Datenbank speicher 59 gespeicherten Temperaturverteilungsdiagramm, um die Art jedes Fehlers zu bestimmen. Der bestimmte Fehler wird mit dem vorbestimmten Wert für jede Fehlerart verglichen, der im Datenbankspeicher 59 gemäß der Wahl auf der Basis des von der Systemsteuerung 40 vorgegebenen Prüfpegels gespeichert ist, um zu bestimmen, ob die Verbindung fehlerhaft ist.

Die Forminformations-Verarbeitungseinheit 55 gibt erfor derlichenfalls einen vorbestimmten Fensterausschnitt inner halb der Fläche jedes von der Formteilungs- und -spezifizie rungseinheit 54 geteilten und spezifizierten Teils vor. Die Einheit 57 zum Berechnen der speziellen Temperaturfläche be rechnet innerhalb des vorgegebenen Fensterausschnitts die Fläche des Temperaturbereichs, der den vorbestimmten Wert einer speziellen Temperatur übersteigt, die im Datenbank speicher 59 gemäß der Wahl auf der Basis des von der System steuerung 40 vorgegebenen Prüfpegels gespeichert ist. Die Fehlerbestimmungseinheit 58 vergleicht dann die berechnete Fläche mit dem vorbestimmten Wert der Fläche des Hochtem peraturbereichs, der im Datenbankspeicher 59 gemäß der Wahl auf der Basis des von der Systemsteuerung 40 vorgegebenen Prüfpegels gespeichert ist, um zu bestimmen, ob die Ver bindung fehlerhaft ist.

Wenn die Verbindung als fehlerhaft festgestellt wird, gibt die Forminformations-Verarbeitungseinheit 55 eine spezielle Gerade innerhalb eines Fensterausschnitts vor. Die Tempera turverteilungsdiagramm-Erzeugungseinheit 56 erzeugt ein Tem peraturverteilungsdiagramm auf der speziellen Geraden auf der Basis der von der Temperaturinformations-Verarbeitungseinheit 52 übermittelten Temperaturinformation. In der Fehlerbestim mungseinheit 58 wird das erzeugte Temperaturverteilungsdia gramm mit dem im Datenbankspeicher 59 gespeicherten Tempera turverteilungsdiagramm verglichen, um die Art eines Fehlers zu bestimmen.

Die Forminformations-Verarbeitungseinheit 55 dient der Be rechnung der Entfernung zwischen den Mittelachsen von jewei ligen Teilen oder der Differenz zwischen den Gradienten der Mittelachsen jeweiliger Teile, die in der Formteilungs- und -spezifizierungseinheit 54 geteilt und spezifiziert werden, falls erforderlich. Die Fehlerbestimmungseinheit 58 ver gleicht die berechnete Entfernung oder Differenz mit dem vorbestimmten Wert, der in dem Datenbankspeicher 59 gemäß der Wahl aufgrund des in der Systemsteuerung 40 vorgegebenen Prüfpegels gespeichert ist, um zu bestimmen, ob der Teil der Verbindung fehlerhaft ist.

Die Bildverarbeitungseinheit 60 dient der Verarbeitung des IR-Bildsignals und der Zusatzinformation und gibt das Er gebnis an die Anzeigeeinheit 61 aus, um die erforderliche Information mit vorbestimmter Farbe und vorbestimmtem Format anzuzeigen.

62 ist ein Drucker, der erforderlichenfalls Informationen ausdruckt.

63 ist ein Speicher für die Prüf- und Bestimmungsdaten. Der Prüf/Bestimmungs-Datenspeicher 63 speichert den Feststel lungszustand und das Feststellungsergebnis der Fehlerbestim mungseinheit 58. Die darin gespeicherten Informationen werden zur Modifizierung der Datenbank genützt.

Bei Beendigung der Prüfung einer Verbindung wiederholt die Steuerung 41 die obige Folgesteuerung auf der Grundlage der von der Systemsteuerung 40 eingegebenen Prüfsequenz. Das heißt, die Erstpositionierung (Grobbewegen) wird für die nächste Verbindung des Prüfobjekts 44, das auf dem Koordi natentisch 43 angeordnet ist, unter Steuerung durch die Koordinatentischsteuerung 42 durchgeführt. Der obige Ablauf wird in ähnlicher Weise wiederholt.

Die vorstehend beschriebene Routine dient dem Erfassen von Fehlern, die aufgrund ihres Aussehens identifiziert werden, wie etwa einer Brücke, einer Lotpille, einer ungenügenden Lotmenge, einer mangelnden Benetzung oder einer Verlagerung der Zuleitung. Für die äußerlich erkennbaren Fehler wird das Bild des Teils der Verbindung mit der CCD-Kamera aufgenommen. Das Bildsignal wird verarbeitet und analysiert, um den Fehler zu erfassen und zu bestimmen, ob die Verbindung fehlerhaft ist.

Nach der Erstpositionierung des Prüfobjekts unter Steuerung der Koordinatentischsteuerung wird also die Zweitpositio nierung mit der CCD-Kamera durchgeführt. Dann wird versucht, die äußerlich erkennbaren Fehler aus dem Bild zu ermitteln. Wenn sie ermittelt werden, entfällt das Prüfen der Verbindung auf der Basis der IR-Abbildung. Der Prüfablauf geht dann zur nächsten Verbindung weiter, um die Prüfzeit zu verkürzen. Hinsichtlich der inneren Fehler wie einer Fehlstelle, einer schlechten Verbindung oder eines Gaseinschlusses wird jedoch das IR-Bildsignal verarbeitet, um die Form eines Fehlers zu teilen und zu spezifizieren und die Art des Fehlers zu be stimmen. Dann wird die Fläche oder das Flächenverhältnis eines fehlerhaften Teils oder die Fläche jedes Fehlers be rechnet, und die berechnete Fläche wird mit dem vorbestimmten Wert für jede Fehlerart verglichen. Auf der Grundlage des Vergleichsergebnisses kann festgestellt werden, ob der Ver bindungsteil fehlerhaft ist.

Das vorstehende Ausführungsbeispiel wurde konkret unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben; die Erfindung wird jedoch dadurch nicht eingeschränkt.

Wie vorstehend beschrieben, ist im Gegensatz zum Stand der Technik die Erfindung so ausgelegt, daß sämtliche Fehler aus der Temperaturinformation der den Teil der Verbindung bil denden Bildelemente erfaßt werden, allgemein die Fläche jedes Fehlers, die Temperaturverteilung oder die Forminformation analysiert werden, die Fehlerart erkannt und bestimmt wird, ob das Lotmaterial der Verbindung fehlerhaft ist, indem auf den für jede Fehlerart vorhandenen vorbestimmten Wert Bezug genommen wird, ohne daß die Fehlerhaftigkeit der Verbindung aus der zeitlichen Änderung einer Temperatur an einer Stelle oder aus dem Temperaturverteilungsmuster auf der Geraden nach Erwärmen der Verbindung über einen bestimmten Zeitraum be stimmt werden muß. Die Erfindung ermöglicht es also, sämtli che möglichen Fehler in der Lötverbindung eines elektroni schen Bauelements zu erfassen und zu bestimmen, ob die Ver bindung fehlerhaft ist.

Wenn die Leiterplatte, die gemäß der Erfindung geprüft wurde, in ein Produkt eingesetzt ist, tritt im Produkt kein Fehler auf, der auf einer fehlerhaften Lötverbindung basiert.

Mit der Erfindung kann die Form jedes Teils der Verbindung geteilt und spezifiziert werden, der in jedem Teil auftre tende Fehler kann erfaßt werden, und es kann bestimmt werden, ob die Verbindung fehlerhaft ist. Es ist somit möglich, in den jeweiligen Schritten die äußerlich erkennbaren Fehler ebenso wie die inneren Fehler zu prüfen, was in einer Verkür zung der Prüfzeit und einer verbesserten Zuverlässigkeit des Prüfvorgangs resultiert.

Da die Fehlerart erkannt werden kann, kann das Erkennungs ergebnis zum Lötschritt rückgeführt werden. Dies resultiert in einer Verbesserung des Lötvorgangs und verhindert das weitere Auftreten der Fehler.

Claims

1. Verfahren zum Prüfen einer Verbindung eines elektroni schen Bauelements, wobei auf den Verbindungsteil, der ein wärmeleitendes Material enthält, Wärmeenergie aufgebracht wird, die von dem Verbindungsteil abgestrahlten IR-Strah len mit einer IR-Kamera aufgenommen werden und geprüft wird, ob die Verbindung fehlerhaft ist, gekennzeichnet durch die folgenden Schrit te:

- Bilden einer Fläche eines oder mehrerer Fehler, die in jedem Teil der Verbindung auftreten, oder eines Flächenverhältnisses eines oder mehrerer Fehler zu diesem Teil der Verbindung auf der Grundlage der von der IR-Kamera gelieferten Bildinformation;
- Vergleichen der Fläche oder des Flächenverhältnisses mit einem zugeordneten vorbestimmten Wert; und
- Bestimmen auf der Basis des Vergleichsergebnisses, ob der Verbindungszustand der Verbindung fehlerhaft ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle des Flächenverhältnisses eine Standardabweichung der Tempera turverteilung eines oder mehrerer Fehler gebildet und mit dem vorbestimmten Wert verglichen wird, um den Verbin dungzustand der Verbindung zu bestimmen.

3. Verfahren zum Prüfen einer Verbindung eines elektronischen Bauelements, wobei auf den Verbindungsteil, der ein wärme leitendes Material enthält, Wärmeenergie aufgebracht wird, die von dem Verbindungsteil abgestrahlten IR-Strahlen mit einer IR-Kamera aufgenommen werden und geprüft wird, ob die Verbindung fehlerhaft ist, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:
Bilden der Koordinaten von Bildelementen, die der Kontur jedes Fehlers entsprechen, auf der Basis der von der IR-Kame ra gelieferten Bildinformation;
Vergleichen dieser Koordinaten der Bildele mente mit zugeordneten vorbestimmten Koordinaten; und
Bestimmen der Fehlerart und der Fehlerhaftigkeit des Verbindungszustands der Verbindung auf der Basis des Ver gleichsergebnisses.

4. Verfahren zum Prüfen einer Verbindung eines elektronischen Bauelements, wobei auf den Verbindungsteil, der ein wärme leitendes Material enthält, Wärmeenergie aufgebracht wird, die von dem Verbindungsteil abgestrahlten IR-Strahlen mit einer IR-Kamera aufgenommen werden und geprüft wird, ob die Verbindung fehlerhaft ist, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:
Erzeugen eines Temperaturverteilungsdiagramms auf einer vorbestimmten Linie um einen oder mehrere Fehler herum auf der Basis der von der IR-Kamera gelieferten Bildinformation;
Vergleichen des erzeugten Temperaturvertei lungsdiagramms mit einem zugeordneten vorbestimmten Temperaturverteilungs muster; und
Bestimmen der Fehlerart und der Fehlerhaftigkeit des Ver bindungszustands der Verbindung auf der Basis des Ver gleichsergebnisses.

5. Verfahren zum Prüfen einer Verbindung eines elektronischen Bauelements, wobei auf den Verbindungsteil, der ein wärme leitendes Material enthält, Wärmeenergie aufgebracht wird, die von dem Verbindungsteil abgestrahlten IR-Strahlen mit einer IR-Kamera aufgenommen werden, an einen speziellen Teil einer Verbindung ein vorbestimmter Fensterausschnitt auf der Basis der von der IR-Kamera gelieferten Bildinformation ge setzt wird, eine Fläche eines Temperaturbereichs berechnet wird, dessen Temperatur über einer vorbestimmten Temperatur innerhalb des gesetzten Fensterausschnitts liegt, und die berechnete Fläche mit einer vorbestimmten Fläche verglichen wird, um die Art eines Fehlers sowie die Feh lerhaftigkeit des Verbindungszustands der Verbindung zu be stimmen, mit den weiteren Verfahrensschritten:
Erzeugen eines Temperaturverteilungsdiagramms auf einer vorbestimmten Linie um die Verbindung herum;
Vergleichen des erzeugten Temperaturvertei lungsdiagramms mit einem zugeordneten vorbestimmten Muster; und
Bestimmen der Art eines Fehlers und der Fehlerhaftigkeit des Verbindungszustands der Verbindung auf der Basis des Vergleichsergebnisses.

6. Verfahren zum Prüfen einer Verbindung eines elektronischen Bauelements, wobei auf den Verbindungsteil, der ein wärme leitendes Material enthält, Wärmeenergie aufgebracht wird, die von dem Verbindungsteil abgestrahlten IR-Strahlen mit einer IR-Kamera aufgenommen werden und geprüft wird, ob die Verbindung fehlerhaft ist, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:
Berechnen einer Entfernung zwischen den Mittelachsen der spe ziellen Teile der Verbindung oder einer Differenz zwischen den Gradienten der beiden Mittelachsen auf der Basis der von der IR-Kamera gelieferten Bildinformation;
Vergleichen des Rechenergebnisses mit einem zugeordneten vorbestimmten Wert; und
Bestimmen der Art eines Fehlers und der Fehlerhaftigkeit des Verbindungszustands der Verbindung auf der Basis des Vergleichsergebnisses.

7. Vorrichtung zum Prüfen einer Verbindung eines elektroni schen Bauelements mit einer Einrichtung (48) zum, Aufbringen von Wärmeenergie auf den ein wärmeleitendes Material enthal tenden Verbindungsteil, und mit einer Einrichtung (46) zur Aufnahme der von dem Verbindungsteil abgestrahlten IR-Strah len mit einer IR-Kamera (9), gekennzeichnet durch
eine Einrichtung (50) zum Speichern eines Ausgangssignals der IR-Kamera als Bildinformation;
eine Einrichtung (52) zum Berechnen eines Grenztemperatur werts zum Teilen und Spezifizieren eines Fehlers auf der Ba sis der gespeicherten Bildinformation;
eine Einrichtung (54) zum Teilen und Spezifizieren des Fehlers in Abhängigkeit von dem Grenztemperaturwert;
Einrichtungen (56) zum Bilden der Koordinaten von Bildelementen, die einer Kontur der geteilten und spezifi zierten Fläche des Fehlers entsprechen;
Einrichtungen (53, 57) zum Berechnen einer Fläche oder eines Flächenverhältnisses des geteilten fehlerhaften Teils auf der Basis des Grenztemperaturwerts oder zum Berechnen einer Fläche jedes Fehlers aus den Koordinaten der Bild elemente; und
eine Einrichtung (58) zum Vergleichen der Fläche oder des Flächenverhältnisses oder der Fläche jedes Fehlers mit einem in einer Datenbank gespeicherten entsprechenden vorbestimmten Wert, um festzustellen, ob der Verbindungszustand der Verbin dung fehlerhaft ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ver gleichseinrichtung (58) die von den genannten Einrichtun gen gebildeten Koordinaten der Bildelemente, die der Kon tur jedes Fehlers entsprechen, mit den in der Datenbank aufgezeichneten vorbestimmten Bedingungen vergleicht, um die Art des Fehlers und die Fehlerhaftigkeit des Verbin dungszustandes der Verbindung festzustellen.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrich tung (56) zum Bilden der Koordinaten von Bildelementen ein Temperaturverteilungsdiagramm auf einer vorbestimmten Linie um den Fehler herum erzeugt, und
die Vergleichseinrichtung (58) das erzeugte Temperatur verteilungsdiagramm mit dem in der Datenbank gespeicher ten vorbestimmten Temperaturverteilungsmuster vergleicht, um die Art des Fehlers und die Fehlerhaftigkeit des Ver bindungszustands der Verbindung festzustellen.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrich tung (56) zum Bilden der Koordinaten von Bildelementen eine Standardabweichung der Temperaturverteilung um jeden Teil der Verbindung herum auf der Basis der gespeicherten Informationen berechnet; und
die Vergleichseinrichtung (58) die Standardabweichung mit einem in der Datenbank gespeicherten vorbestimmten Wert vergleicht, um die Art des Fehlers und die Fehlerhaftig keit des Verbindungszustands der Verbindung festzustellen.

11. Vorrichtung zum Prüfen einer Verbindung eines elektro nischen Bauelements, mit einer Einrichtung (48) zum Auf bringen von Wärmeenergie auf den ein wärmeleitendes Material enthaltenden Verbindungsteil und mit einer Einrichtung (46) zur Aufnahme der von dem Verbindungsteil abgestrahlten IR-Strahlen mit einer IR-Kamera (9), gekennzeichnet durch
eine Einrichtung (50) zum Speichern eines Ausgangssignals der IR-Kamera als Bildinformation;
eine Einrichtung (52) zum Berechnen eines Grenztemperatur werts zum Teilen und Spezifizieren jedes Teils der Verbin dung;
eine Einrichtung (54) zum Teilen und Spezifizieren eines vorbestimmten Teils in Abhängigkeit von dem Grenztempera turwert;
eine Einrichtung (55) zum Setzen eines vorbestimmten Fen sterausschnitts auf den spezifizierten Teil;
eine Einrichtung (53) zum Berechnen einer Fläche eines Temperaturbereichs mit einer in der Datenbank gespeicherten vorbestimmten oder höheren Temperatur; und
eine Einrichtung (58) zum Vergleichen dieser Fläche mit einem in der Datenbank gespeicherten vorbestimmten Wert, um die Art des Fehlers und die Fehlerhaftigkeit des Verbindungszustands der Verbindung festzustellen.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (56) zum Erzeugen eines Temperaturverteilungsdiagramms auf einer vorbestimmten Linie, wobei die Vergleichseinrichtung (58) das Temperaturverteilungsdiagramm mit dem in der Datenbank gespeicherten vorbestimmten Temperaturvertei lungsmuster vergleicht, um die Art des Fehlers und die Fehlerhaftigkeit des Verbindungszustands der Verbindung festzustellen.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrich tung (55) zum Setzen des Fensterausschnittes eine Entfer nung zwischen den Mittelachsen der bezeichneten Teile oder eine Differenz zwischen den Gradienten dieser Mittelachsen berechnet; und
die Vergleichseinrichtung (58) den berechneten Wert mit dem in der Datenbank gespeicherten entsprechenden vorbe stimmten Wert vergleicht.